发现与创新：地球内核可能正在往相反方向旋转

                                                                杨学祥

 

       问题的提出

北京大学宋晓东教授研究发现：地球内核可能正在往相反方向旋转

一叶知秋

​

顺势而为应运而生

根据星期一（1月23日）发布的一项研究，地球内核已经停止与地球其他部分同向旋转，甚至可能正在往相反方向旋转。

由北京大学地球与空间科学学院教授宋晓东和特聘副研究员杨翼撰写的报告，称地表以下约5000公里处为这个“行星中的行星”，可以独立旋转，因为它漂浮于液态的金属外核中。

他们告诉法新社，地球内核是与冥王星大小相当的炽热铁球结构。他们发现，地球内核的自转“在2009年前后几乎停止，然后转向了相反方向”。“相对于地球表面，我们认为地球内核会这样来回旋转，就像秋千一样。”

他们补充道，一个旋转周期约70年，这意味着大约每35年便会改变一次方向。他们指上一次改变方向是在1970年代初期，并预测下一次改变方向将在2040年代中期。

有关地球内核究竟如何旋转，一直是科学家争论不休的问题，而星期一发布的最新研究预计会引发一些争议。到目前为止，几乎没有迹象表明地球内核作用对地表居民有很大影响。

北京大学的两名研究人员说，他们相信从地球内核到地表的所有地球层之间都存在物理联系。他们说：“我们希望我们的研究能够激励其他研究人员，将整个地球视为一个综合动力系统，并以此建立和测试不同的模型。”

发布于 2023-01-24 11:19・IP 属地广东

https://zhuanlan.zhihu.com/p/600710123

地球内核正在逐渐反向旋转

知行自学平台 2023-01-26 00:00 发表于北京

科技日报记者 唐芳

地球存在“表里不一”的特征，处于地球最中心的固态内核，有着和外部圈层不一样的自转周期，这就是地球内核的“差速旋转”现象。

对于地球内核的旋转速度和方向的确定极具挑战性，我国学者最新的研究结果，首次揭示了内核长达57年的差速旋转模式。

论文通讯作者、北京大学地球与空间科学学院教授宋晓东向科技日报记者表示，研究发现，从20世纪70年代初期到2009年左右，地球内核为正向差速旋转，速率快于地球自转，而从2009年之后，内核开始反向差速旋转，速率慢于地球自转。

“我们分析，内核的旋转很可能还存在周期为70年左右的震荡模式。”论文第一作者、北京大学地球与空间科学学院特聘副研究员杨翼博士表示，此周期同时存在于地球其他圈层中，比如外核、地幔以及地表，“研究首次揭示，地球可能存在着一个从地心到地表的共振系统，不同圈层很可能存在耦合关系。”

相关成果于2023年1月23日在线发表在英国《自然·地球科学》杂志上。

地震波探测发现

2009年起地球内核“反转”

科学家通过地震波来探测地球内核的物理特性。记者了解到，研究者利用在同一震源重复发生的天然地震，分析了1964年到2021年间的地震观测数据，追踪地球内核的旋转模式。

通常，同一位置发生的两次地震，在同一地震台站会产生几乎同样的地震波形和到时记录。然而，当某些地震波穿透地球内核时，研究者发现，两次波形和到时有着明显不同。

“这意味着同一采样路径却采样到了不同的内核结构，正是由于内核的旋转使其内部的不均匀结构发生了横向移动。”杨翼博士说。

令人惊讶的是，2009年以来，这种地震信号的时变现象在全球的地震波路径上统一消失了。经过更精确的分析，研究者认为，地球内核的正向差速旋转在2009年就接近停止并开始缓慢地反向。

首次揭示地球不同圈层

70年周期振荡模式

类似的反向旋转现象在20世纪70年代初期也有出现，研究者认为，这表明内核的旋转很可能存在周期为六七十年左右的震荡模式。

“如果取第一个转折点是1974年，第二个转折点取2009年，对应的半周期为35年，则完整的振荡周期约为70年左右。”宋晓东解释说。

巧合的是，地球不同圈层都存在约70年的周期变化，包括地球自转、地球磁场、海平面和全球地表温度等。

“地球系统从地表到地心不同圈层很可能存在耦合关系。同时，类似的周期可能代表一个共振系统，产生相互放大作用。”宋晓东指出，这对地球系统科学有着重要的启发意义，有助于我们理解地球深部圈层的运行机制。

审稿人认为，该研究是有关核幔耦合机制的重要问题，揭示了地核和地表的潜在联系。

https://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1675383928&ver=4327&signature=YxsKjbctF12OQDhZnMVpB1tG9fK9NU*P2hfpgbru3vavmcsQOLPNdFyvyCchAD6qhh8uUxA9JtWoSy8znvJpdllyX2aP9K1naADyvyfdMQnUFOo7sUqbbKgigJTnBAkN&new=1

从极地涡旋到臭氧洞：臭氧洞形成过程探索

已有 1713 次阅读 2022-4-17 06:28 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

           从极地涡旋到臭氧洞：臭氧洞形成过程探索

                              吉林大学：杨学祥，杨冬红

     极地涡旋的形成

图1 极地涡旋和全球大气环流示意图

      M.B.斯托瓦斯把地球作为体积不随时间变化的不等速的二轴椭球体，计算了它的基本参数随扁率或偏心率变化而发生的变化，得出南北纬35^o线不随扁率变化而伸缩，由于其固定不变的特性而称为临界纬度。相反，南北纬62^o与赤道纬度，当地球扁率发生变化时，互为消长，称为共轭纬度[3]。0^o和62^o共轭纬度以及35^o临界纬度在大气环流和海洋环流中的特殊作用，表明地球扁率变化在大气环流和海洋环流中可能起到某中特殊作用。

      全球性地表风带和气压带由赤道向两极依次为：赤道无风带（低压带）、纬度为0-30度的南北两个信风带（贸易风带）、纬度为30-35度南北两个亚热带无风带（高压带）、纬度为35-60度左右南北两个盛行西风带、纬度60度左右南北两个多风暴带（低压带）、纬度60度以上南北两个寒带东风带与极地高压带。特别值得重视的是相邻两个风带之间的过渡带，即0度，南北30-35度，南北60度的5个纬度带，其两侧空气水平流动方向明显不同，故称为大气临界纬度。这是北纬30-35度线多灾多难的主要原因。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1173615.html

     臭氧洞悬案的提出：南极臭氧洞重返最大和北极臭氧洞异常出现

图2  太阳风压缩地磁层形成地磁内磁尾和外磁尾（杨学祥等，1997）

        太阳风不仅使地球产生磁尾，而且使地球产生气尾和臭氧洞。

       北京时间2011年3月25日消息，据美国国家地理网站报道，最新研究显示，这个冬天的罕见低温天气产生的“美丽”云团，剥去了北极大气层里具有保护作用的大部分臭氧层，可能北极第一个臭氧洞已经形成。

       据专家说，臭氧浓度较低的地区可能向南最远已经延伸到纽约上空，他们发出警告说，皮肤癌风险或将提升。同温层里的臭氧层像一条巨大的毯子，笼罩在距离地面大约12英里(20公里)的上空，阻止太阳释放的大部分高频紫外线到达地面，大大降低晒斑和皮肤癌风险。但是这项研究的负责人、德国不来梅港阿尔弗雷德极地和海洋研究所物理学家马库斯·雷克斯表示，北极高空持续结冰的天气，可能已经使臭氧浓度比标准浓度降低了近一半，而且这种趋势还会继续下去。

       雷克斯表示，北极30个臭氧监测站获得的初始数据显示，2011年冬季臭氧浓度下降的情况比以往更严重。他说，在春天来临之前，“第一个北极臭氧洞也许已经形成，这种发展速度非常惊人，可能将被载入史册。目前下定论还为时尚早，不过请静候我们的进一步消息”。对此，并未参与这项研究的美国科罗拉多州国家大气研究中心(NCAR)的大气化学家西蒙恩·迪尔梅斯也表示同意。迪尔梅斯说：“我们还不清楚北极的臭氧洞会增长多大，因为现在臭氧层变得越来越薄。”

       这个臭氧空洞主要因北极地区罕见长时间寒冬而形成，一度于4月移至东部欧洲、俄罗斯和蒙古国上空，使人们承受高于一般程度但并不持续的太阳紫外线照射。

https://baike.sogou.com/v74548016.htm?fromTitle=%E5%8C%97%E6%9E%81%E8%87%AD%E6%B0%A7%E7%A9%BA%E6%B4%9E&ch=frombaikevr

      欧洲航天局近日（2020年10月21日）在一份声明中称，今年以来南极洲上空的臭氧层空洞为近年来最大最深的空洞之一。

　　据悉，2020年的南极臭氧空洞自8月中旬开始迅速增长，并在10月初达到约2400万平方公里的峰值。该空洞现在面积为2300万平方公里，高于过去十年平均水平，并遍及南极大陆大部分地区。

　　德国航空航天中心对数据进行了分析整理后称，当南半球春季后期大气平流层的温度升高时，臭氧消耗减慢，极地涡流减弱并最终破裂，臭氧水平则有望在年底恢复。

　　欧洲航天局则表示：“臭氧空洞大小的可变性很大程度上取决于环绕南极地区的强风的强度。”

https://news.sina.com.cn/s/2020-10-21/doc-iiznctkc6785697.shtml

       联合国2010年10月关于全球臭氧以及南北极臭氧已经停止损耗的庆功报告余音未尽，北极臭氧洞形成的惊人警报不期而至。1987年签署的《蒙特利尔议定书》是成功了，还是失败了？臭氧洞是自然成因，还是人为制造？我们必须重新审视臭氧洞的成因。

       新浪科技讯　北京时间2008年6月16日消息，据美国科学日报报道，近期，美国哥伦比亚大学研究人员发现随着臭氧洞的关闭和恢复，可能对南半球气候产生显著影响，并逐渐改变全球气候。

据悉，臭氧洞修复计划预计将于21世纪后半期实现。目前该项研究发表在6月13日出版的《科学》杂志上。

近年来，科学家观测显示臭氧层的损耗已大范围地停止，预计臭氧洞能够完全恢复。然而，在这项最新研究中，随着臭氧洞的恢复关闭，南半球气候非但未发生好转，反而会更加不容乐观。在此之前，科学家们都认为《蒙特利尔议定书》非常切实可行，这是当前最成功的国际性协作协议之一。这项研究至今被人忽视。

       不同的声音早就存在。据《中国日报》报道 英国研究人员日前表示，地球历史上出现的最大臭氧洞并非人类所为，而是2.51亿年前的一次火山爆发所“创造”的。根据科学家的计算，刺穿这个臭氧洞的紫外线强烈程度最高可达穿过人类使用氟利昂和其它化学物质制造的臭氧洞的紫外线的6倍。这些曾在二叠纪－三叠纪时代破坏臭氧层的化学物质，一旦停止“入侵”大气层，遭破坏的臭氧层大约需要10年时间才能得以恢复。与它相比，人类不过是向大气中排放的破坏臭氧层的化学物质的“作恶时间”更长一些。由英国谢菲尔德大学大卫·毕尔林教授领导的研究小组在《皇家学会哲学汇刊》上刊登了他们的发现。

       无独有偶，1999年我国吉林大学地球探测科学与技术学院杨学祥教授就指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。这一观点发表在今年5月份出版的《科学美国人》杂志中文版上。杨教授在论文中指出，有3个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。

       根据地球公转轨道，秋分（9月22-24日）到冬至（12月21-23日），南极的极昼使太阳辐射对南极最强，产生南极的臭氧洞；春分（3月20-22日）到夏至（6月21-22日，北极的极昼使太阳对北极辐射最强，易产生北极的臭氧洞。其中，2010年冰岛火山的异常喷发规模最大，火山灰集中在北极，降温和破坏臭氧的作用值得关注。由于地球近日点在1月3日或4日，远日点在7月2日或3日，这是南极比北极更容易出现臭氧洞的原因，也是臭氧洞季节性变化的原因。臭氧洞应该周期性地在南北两极轮流出现。

       两极臭氧洞首先是自然的产物。极夜和极昼的交替，极涡和低温条件，火山灰向极地的集中，臭氧洞在南北两极的轮换，都是自然规律运作的结果，远非人力所能控制。北半球大陆集中，人口稠密，如果《蒙特利尔议定书》的努力只是将臭氧洞从南极迁移到北极，这项成功究竟是福音还是灾难？

       2011年北极臭氧减少的背景是：太阳活动由2009年的谷值向2013年的峰值过渡，太阳高能粒子活动逐渐增强；2011年1-3月北半球受到低温暴雪的袭击，低温和北极涛动强烈；2010年3月爆发的冰岛火山喷发，巨量的火山灰不仅降低了气温，而且破坏了臭氧。

       北极臭氧洞在氟利昂停滞消耗臭氧的条件下产生，自然规律再次出人意料地证实了自身的存在，人类的努力如猴子捞月亮，劳而无功，甚至帮了个倒忙。

       我们将面临一个不断扩大的北极臭氧洞。停止排放氟利昂没有生效，还有什么办法阻止它的扩大？

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1330966.htm

       太阳风暴给臭氧层带来的影响成为一桩新的科学悬案 

      1999年我国吉林大学地球探测科学与技术学院杨学祥教授就指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。这一观点发表在今年5月份出版的《科学美国人》杂志中文版上，世界四大通讯社之一的法新社，也全文转发了新华社的英文稿。杨教授在论文中指出，有3个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。

       太阳风暴给臭氧层带来的影响引起科学家的关注，不过两种截然不同的观点使这个问题成为一桩新的科学悬案。

       一种看法认为，太阳风暴有利于臭氧层的恢复；另一种意见则认为，太阳风是导致南极臭氧空洞的“元凶”。提出这两种观点的都是我国从事相关研究的科学家，他们都持之有故、言之成理。

       中科院大气物理所的专家认为太阳风暴对大气臭氧具有补充作用。该所的研究员邹捍说，在赤道地区平流层的高层，太阳辐射把氧原子从氧分子中激活出来，和另外的氧分子结合成臭氧，这是臭氧的产生过程。由于太阳风暴带来更多的紫外线辐射，这样产生的臭氧就会增多。臭氧的产生主要是紫外线光合作用的结果。从理论上讲，紫外线辐射越强，臭氧也会越多。而根据最近十几年的统计数据分析，太阳活动高峰年份臭氧浓度有所增加。

       对于地球臭氧空洞的形成，国内还有别的科学家进行了研究分析。长春科技大学教授杨学祥指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”恰恰就是太阳风。他在一篇论文中指出，南极臭氧层出现空洞的主要原因是太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。太阳风暴带来的高能粒子流，穿越地球磁层后，沿磁力线集中到南北两极，并与臭氧结合成水，进而破坏极地臭氧层。杨教授的论文曾在《科学美国人》上发表，世界四大通讯社之一的法新社，也全文转发了新华社的英文稿。

       中国空间科学学会理事长、北京大学教授萧佐接受本报记者采访时表示，太阳风暴与臭氧层的关系目前科学界还没有定论，产生科学争议可以引导大家做更深入的研究。一般而言，国际上多数科学家认为臭氧的减少是人类活动所造成，尤其是大量使用氟利昂。但这个结论本身还有待于进一步证实，也有少数科学家对此提出不同的观点，争议还将存在。

       目前，国内科学界还是倾向于认为，太阳风暴将能够使臭氧成分增加，但作用可能十分有限。如果真是这样，太阳风暴对臭氧层来说影响不大。 

http://202.84.17.73/st/htm/20001005/147625.htm

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-257912.html

       臭氧洞的存在和扩大与地球公转轨道有关  

南极臭氧洞（Antarctic ozone hole）是指南极上空出现的臭氧层空洞，由英国南极考察科学家在1985年首次报道发现。这里所指的空洞，并不是说整个臭氧层消失了，而是指大气中的臭氧含量减小到一定程度。

每年的8月下旬至9月下旬，在20千米高度的南极大陆上空，臭氧总量开始减少，10月初出现最大空洞，面积达2000多万平方千米，覆盖整个南极大陆及南美的南端，11月份臭氧才重新增加，空洞消失。

1999年我们就撰文就指出，造成南极上空臭氧空洞的“罪魁祸首”是太阳风，而不是通常所认为人类使用的氟利昂。这一观点发表在今年5月份出版的《科学美国人》杂志中文版上。杨教授在论文中指出，有3个因素结合起来使南极臭氧层出现空洞：太阳风的压力使地球南极上空大气层变薄；处于开裂期的地球南半球由于火山爆发释放出大量有害气体破坏臭氧层；太阳高能粒子进入地球大气层后消耗了两极臭氧。

      根据地球公转轨道，秋分（9月22-24日）到冬至（12月21-23日），南极的极昼使太阳辐射对南极最强，产生南极的臭氧洞（或臭氧稀薄区）；春分（3月20-22日）到夏至（6月21-22日，北极的极昼使太阳对北极辐射最强，易产生北极的臭氧洞（或臭氧稀薄区）。其中，2010年冰岛火山的异常喷发规模最大，火山灰集中在北极，降温和破坏臭氧的作用值得关注。由于地球近日点在1月3日或4日，远日点在7月2日或3日，这是南极比北极更容易出现臭氧洞的原因，也是臭氧洞季节性变化的原因。臭氧洞应该周期性地在南北两极轮流出现。

     事实上，北半球也可能出现臭氧洞事件，历史上，北极在1997年、2011年和2020年都出现了较大规模的臭氧洞。

     地球南北极都出现过臭氧洞，证实了我们的理论。彗星的轨道是一个偏心率很大的椭圆，受太阳风压力作用，在近日点彗尾最长，在远日点彗尾最短。同样，地球轨道也是一个椭圆，在近日点气尾最长，在远日点气尾最短。这是南极臭氧洞比北极臭氧洞面积大，存在时间长的原因（见图2-3）。 

      两极臭氧洞首先是自然的产物。极夜和极昼的交替，极涡和低温条件，火山灰向极地的集中，臭氧洞在南北两极的轮换，都是自然规律运作的结果，远非人力所能控制。北半球大陆集中，人口稠密，如果《蒙特利尔议定书》的努力只是将臭氧洞从南极迁移到北极，这项成功究竟是福音还是灾难？

       2011年北极臭氧减少的背景是：太阳活动由2009年的谷值向2013年的峰值过渡，太阳高能粒子活动逐渐增强；2011年1-3月北半球受到低温暴雪的袭击，低温和北极涛动强烈；2010年3月爆发的冰岛火山喷发，巨量的火山灰不仅降低了气温，而且破坏了臭氧。

       北极臭氧洞在氟利昂停滞消耗臭氧的条件下产生，自然规律再次出人意料地证实了自身的存在，人类的努力如猴子捞月亮，劳而无功，甚至帮了个倒忙。例如，2020年3月北极出现臭氧洞，2020年9月南极出现臭氧洞，通过它们进入两极的太阳高能粒子，阻止和减弱了新冠病毒的爆发和发展。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1332162.html

       我们将面临一个不断扩大的北极臭氧洞。停止排放氟利昂没有生效，还有什么办法阻止它的扩大？

 图3 太阳风压缩大气层背光流动形成两极地区极昼时臭氧洞（或臭氧稀薄区）和极夜时气尾

      由图2-3可见，太阳风压缩大气层背光流动形成两极地区极昼时臭氧洞（或臭氧稀薄区）和极夜时气尾；太阳风压缩地磁层背光流动形成两极极夜时外磁尾和内磁尾。它们背光旋转，24小时旋转一周。 

      极地涡旋是元凶

      2020年春季北极上空的臭氧洞规模达到100多万平方公里，成为史上最大的北极臭氧洞。这次臭氧洞的产生主要是源自平流层极区异常强大的极涡，极涡隔绝了南北热量和空气交换，在极区低温环境里形成臭氧洞，随着春末极涡的分裂，臭氧洞也随之消失。

https://www.sohu.com/a/394495866_99907401

       2020南极臭氧洞变大：极地涡旋是元凶，恢复之路任重而道远。

       当平流层温度变低时，空洞内的臭氧浓度就会减少，特别是在低于–78°C的温度下形成平流层云时，这些高空云在太阳辐射的情况下有助于增加氟氯烃等化学物质的化学反应，从而导致臭氧消耗，进一步减少臭氧层。最近的极地涡旋使地球大气层保持极冷，从而形成了极地平流层云。在过去的几周中，阳光再次回到南极，该地区的臭氧层持续消耗。

       尽管2020年的臭氧空洞并不是有记录以来的最高值，小于2000年的2990万平方公里，但其意义仍然重大，洞口也是近年来最深的洞之一。研究人员表示，2020年的这一事件是由强烈的极地涡旋驱动的，不会成为永久状态，而2019年创纪录的异常小而短暂的臭氧空洞则是由于特殊的高温气象条件造成的。

https://www.163.com/dy/article/FSHKO7IV0512GVI0.html

图4 太阳风压缩大气层背光流动形成两极地区极昼时臭氧洞（或臭氧稀薄区）、极地涡旋和极夜时气尾（杨学祥，杨冬红；2022）

      太阳风压缩大气层背光流动形成臭氧洞，由于科里奥利的作用，背光流动的大气将在极昼区加强极地涡旋，形成阻止含臭氧的大气进入极区的特殊表象。极涡的低压中心进一步加剧臭氧洞的扩大。

地球内核自转是如何转向的？ 

        根据地球公转轨道，臭氧洞或臭氧稀薄区3-5月出现在北极，9-11月出现在南极。同样，大气气尾和地磁内外磁尾也在9-3月出现在北极，3-9月出现在南极，与极昼和极夜时间相一致。

        极夜时，大气气尾和地磁内外磁尾使极区大气层和地磁层绕固体地球反向旋转，减慢内核的自转速度，直至发生自转反向。南北极臭氧洞的大小是内核自转减慢和转向的指示标准。

图5 大气气尾和地磁尾导致大气层和地磁层增厚自转反向

      事实上，2011年太阳风暴导致了2011年出现了较大的北极臭氧洞和南极臭氧洞。南极臭氧洞面积在1993-2020年28年中排位第8。

图6  1993-2020年南极臭氧洞面积排序前15名记录（网上资料）

2006年12月初连续爆发的太阳耀斑对我国的短波无线电信号传播造成严重影响，短波通信、广播等电子信息系统发生大面积中断或受到较长时间的严重干扰。12月13日北京时间10时40分前后，太阳又爆发一次大耀斑，广州、海南、重庆等电波观测站的短波探测信号从10时20分左右起发生全波段中断，直至11时15分以后才逐步出现信号，13时30分以后基本恢复正常。

2006年太阳耀斑和南极寒流的共同影响，导致南极臭氧洞面积最大，排在第1位。

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1331151.html

1998年4月底至5月，太阳风暴不断。在此期间，多颗飞行器发生异常或者失效，最显著的是银河Ⅳ号通讯卫星的失效，它造成美国80％的寻呼业务的损失，无数的通信中断，并使金融交易陷入混乱。

https://www.chinanews.com.cn/cul/2011/03-09/2893113.shtml

      1998年的太阳风暴与1998年南极臭氧洞面积排序第2位对应。

      2008年12月美国宇航局(NASA)宣布发现磁气圈破了个大洞，比地球宽四倍且还在扩大中。外层空间射向地球的各种有害粒子将更直接的冲击到自然万物和人类社会，过去已经发生过几次。

https://dili.chazidian.com/s13527/

      这可能是2008年南极臭氧洞面积排名第5位的原因。

  表1显示，南极臭氧洞面积最大的前8名都受到较强太阳风暴作用，其中2003年最强烈，2006年、2015年、1998年、2008年和2011年次之。

表1 臭氧洞、太阳活动、异常寒流、月亮赤纬角极值、最热年、厄尔尼诺和拉尼娜对比 

http://finance.ifeng.com/a/20150825/13931633_0.shtml

https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-991473.html

https://wap.sciencenet.cn/blog-2277-1332835.html

  最新进展：内核自转减慢和转向的70年周期

     行星连珠与地球自转的对应性：行星会聚周期和地球自转速度变化

      观测和理论分析表明，潮汐中、短周期与地球自转速度变化有很好的对应性，这种对应性在地震火山活动和冷空气活动中也有很好的表现，成为强潮汐激发地震火山活动和冷空气活动的证据^[1]。这是潮汐激发地震程度的客观尺度。

    根据罗时芳等人（1974）和任振球等人（1990）的研究，地球自转周期11.169年对应11.2年太阳黑子周期、12.15年对应12.01年木星相似会合周期、18.6年对应月亮赤纬角的变化周期、19.855年对应19.858年木星、土星会合周期、22.337年对应22.2年太阳磁周、29.783年对应29.46年土星公转恒星周期、59.555年周期对应59和60年木星、土星、水星相似会合周期，显示地球自转与行星潮汐的对应关系（见表1）^{[2, 3]}。

    198.72年是太阳黑子长周期和九大行星会聚(九星连珠)周期，被一些专家认定为灾害周期发生的天文原因^[3]。

表2  地球自转变化的长周期

（据罗时芳^[2]，1977；任振球^[3]，1990；杨学祥^[4]，1998；杨冬红修改，2009）

注：带*号者为杨冬红计算得出。

 http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-349016.html

地球自转周期的振幅：潮汐激发地球自转速度变化程度的客观尺度

地球自转周期的振幅是潮汐激发地震程度的客观尺度，按由大到小循序排列如下：

1.    60年木星、土星会合周期的振幅为1.239毫秒；

2.    18.6年月亮赤纬角变化周期的振幅为0.521毫秒；

3.    30年土星公转周期、土星相似会合周期、潮汐合成周期的振幅为0.521毫秒；

4.    179年九大行星会聚周期的振幅为0.385毫秒；

5.    45年的土星、天王星会合周期的振幅为0.304毫秒；

6.    12年的木星相似会合周期的振幅为0.141毫秒；

7. 34.5年近点月与日月大潮合成周期振幅为0.215毫秒。双倍周期为69年，最接近70年周期

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      根据转动惯量守恒地理，地球的扁率受日月引潮力作用而发生周期变化，并使地球自转速度发生相应的变化：地球扁率变大，自转速度变小；地球扁率变小，自转速度变大。

黄赤交角为23.5^o，当太阳的位置由南北回归线移向赤道，地球扁率变大，由此造成地球自转速度的半年周期变化。

当地球由远日点运动到近日点时，太阳引潮力的强度增加10%，由此造成地球自转速度的年变化。

白赤交角，即月亮赤纬角在18.6-28.6度之间变动，由此引发地球自转速度的18.6年、27.3天、13.6天变化周期。

实际上，每年4月9日-7月28日及11月18日-1月23日为地球自转加速阶段；1月25日-4月7日及7月30日-11月6日为地球自转减速阶段[10, 11]。快慢时段的昼夜时间（日长）长短的差别不超过几千分之几秒，但是这种变化可以影响到气象事件，与计算值量级完全相符。

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      总之，月亮潮汐强度最大，太阳潮汐次之，相比之下，行星潮汐可以忽略不计。只有在日月大潮时，行星潮汐才能发挥作用（例如，2021年2月8-11日强潮汐组合）。

参考文献

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